2023高考物理二輪總復(fù)習(xí) 專題微課2-4 智破大題-多維建構(gòu)智取“能量與動量”大題

專題微課2.4智破大題—多維建構(gòu)，智取“能量與動量”大題一、演練真題——品悟多維考法能量與動量計算大題有單物體多過程組合、多物體多過程運(yùn)動組合等。單物體多過程組合往往涉及直線運(yùn)動、平拋運(yùn)動、圓周運(yùn)動等知識，涉及牛頓運(yùn)動定律、機(jī)械能守恒定律、動能定理等規(guī)律。而多物體多過程運(yùn)動組合往往涉及碰撞與動量守恒定律、動能定理、機(jī)械能守恒定律、能量守恒定律等，試題難度相對較大，有時做為壓軸大題考查。(1)若釋放點(diǎn)距B點(diǎn)的長度l＝0.7m，求滑塊到最低點(diǎn)C時軌道對其支持力FN的大??；(2)設(shè)釋放點(diǎn)距B點(diǎn)的長度為lx，滑塊第一次經(jīng)F點(diǎn)時的速度v與lx之間的關(guān)系式；(3)若滑塊最終靜止在軌道FG的中點(diǎn)，求釋放點(diǎn)距B點(diǎn)長度lx的值。[考法·考情]本題主要考查動能定理、功能關(guān)系及圓周運(yùn)動規(guī)律，除此之外還用到了幾何知識和數(shù)學(xué)中的枚舉法，有一定的梯度和難度，考查學(xué)生的綜合思維能力。預(yù)計今后高考利用數(shù)學(xué)知識(如二次函數(shù)求極值、正弦定理的應(yīng)用等)解決物理問題的題目仍會有所涉及，應(yīng)引起重視?？挤?

多物體多過程的運(yùn)動組合2．(2021·湖北高考)如圖所示，一圓心為O、半徑為R的光滑半圓

弧軌道固定在豎直平面內(nèi)，其下端與光滑水平面在Q點(diǎn)相切。

在水平面上，質(zhì)量為m的小物塊A以某一速度向質(zhì)量也為m的

靜止小物塊B運(yùn)動。A、B發(fā)生正碰后，B到達(dá)半圓弧軌道最高點(diǎn)時對軌道壓力恰好為零，A沿半圓弧軌道運(yùn)動到與O點(diǎn)等高的C點(diǎn)時速度為零。已知重力加速度大小為g，忽略空氣阻力。(1)求B從半圓弧軌道飛出后落到水平面的位置到Q點(diǎn)的距離；(2)當(dāng)A由C點(diǎn)沿半圓弧軌道下滑到D點(diǎn)時，OD與OQ夾角為θ，求此時A所受力對A做功的功率；(3)求碰撞過程中A和B損失的總動能。[考法·考情]本題綜合考查機(jī)械能守恒定律、功能關(guān)系、動量守恒定律，以及圓周運(yùn)動、平拋運(yùn)動，難度中等以上，考查學(xué)生的模型構(gòu)建和綜合思維能力。預(yù)計今后高考以對多物體多過程為載體綜合考查能量和動量的題目仍會是重點(diǎn)，平時訓(xùn)練應(yīng)予以強(qiáng)化。

二、系統(tǒng)思維——內(nèi)化解題路徑“能量與動量”計算大題往往物理過程較多、研究對象較多、情境變化復(fù)雜，若要順利解答該類問題，首先要對所學(xué)的物理規(guī)律和物理公式進(jìn)行有效的“知識建構(gòu)”和“思維建構(gòu)”。(一)知識建構(gòu)1．橫向建構(gòu)通過橫向建構(gòu)可以清楚地知道每種規(guī)律的表達(dá)式、涉及的物理量和規(guī)律的適用條件。續(xù)表2．縱向建構(gòu)通過縱向建構(gòu)可以了解物理規(guī)律的演進(jìn)過程，明確規(guī)律的來龍去脈、規(guī)律間的相互關(guān)系和規(guī)律的適用條件。

知識建構(gòu)只需要簡單的思維活動，要解決復(fù)雜的計算大題，還必須進(jìn)行專門的思維建構(gòu)培養(yǎng)，以便有效提高綜合分析能力和推理能力。(二)思維建構(gòu)1．發(fā)散型思維建構(gòu)其目的是建立待求量與其他物理量間的聯(lián)系，初步確定可求解待求量的所有規(guī)律，為進(jìn)一步根據(jù)已知條件和物理規(guī)律等篩選出最有效的規(guī)律提供思路方向和知識基礎(chǔ)。以求物體速度為例，進(jìn)行以下發(fā)散思維：2．收斂型思維建構(gòu)收斂型思維是根據(jù)對象特點(diǎn)、物理過程特點(diǎn)和物理規(guī)律的適用條件等對規(guī)律的選取加以梳理和甄別，這樣便能極大地提高解題效率和成功率。3．層級型思維建構(gòu)力學(xué)三大觀點(diǎn)中五種規(guī)律可按高低層級進(jìn)行思維建構(gòu)，在規(guī)律應(yīng)用時可按各層級“優(yōu)劣”進(jìn)行選取。(三)知識建構(gòu)和思維建構(gòu)的整合上述知識建構(gòu)和思維建構(gòu)雖然是分開進(jìn)行的，但實(shí)際操作中，知識建構(gòu)的同時一定伴隨著思維建構(gòu)，只有將二者有機(jī)結(jié)合起來，不斷整合，嚴(yán)格訓(xùn)練，融會貫通，才能真正起到提升解答計算大題能力的作用。[解題示范]第(1)問知識和思維建構(gòu)如圖所示。得x1＝4.5m由于x1＜L，因此載物箱還要繼續(xù)勻速運(yùn)動，設(shè)勻速運(yùn)動的位移為x2，時間為t2，則有x2＝vt2 ③又x1＋x2＝L ④t＝t1＋t2 ⑤故t＝2.75s。第(3)問知識和思維建構(gòu)如圖所示。三、攻堅破障——疏通關(guān)鍵環(huán)節(jié)“能量與動量”計算大題涉及的運(yùn)動過程較多，求解思路較為復(fù)雜，求解的關(guān)鍵有三：一是理清單個或多個研究對象運(yùn)動的過程，二是明確研究對象在所研究的過程中做何種運(yùn)動，三是恰當(dāng)選用合理的物理規(guī)律求解。[典例]

(2022·衡水高三調(diào)研)如圖所示，物體A、B質(zhì)量分別為m＝1kg，M＝2kg，用輕繩相連并用彈簧系住掛在天花板上靜止不動。某時刻A、B間的繩子被剪斷，物體A上升，B開始下降并從C點(diǎn)進(jìn)入豎直放置的半徑為R＝2m的四分之一光滑圓弧軌道，已知當(dāng)B以大小為vB的速度下落到軌道上的C處時，A上升的速度大小為vA。之后物體B在圓弧軌道末端D點(diǎn)與質(zhì)量為m的光滑小球發(fā)生彈性正碰，碰撞時間極短，且B與小球碰撞前瞬間對軌道的壓力大小為64N，此后B繼續(xù)滑動直至剛好脫離粗糙水平面DE，B與DE間的動摩擦因數(shù)為0.4。小球在E點(diǎn)水平滑上靜止停放在光滑水平面上質(zhì)量為m0的弧形槽小車，小車左端的離地高度hEF＝0.8m，小球到達(dá)某一高度后(未離開小車)又返回小車左端(A、B、小球均可以看作質(zhì)點(diǎn)，g＝10m/s2，忽略空氣阻力)。[關(guān)鍵點(diǎn)撥]本題涉及的研究對象和運(yùn)動過程較為復(fù)雜，請嘗試分析：

信息挖掘第(1)問從剪短繩子到物體A上升到速度為vA的過程中，物體A所受彈力的沖量是否就是合力的沖量？第(2)問從繩被剪斷到B停止運(yùn)動，物體B經(jīng)歷了哪些過程？第(3)問小球在弧形槽小車上到達(dá)最高點(diǎn)時的速度是否為零？第(4)問小球脫離小車后做平拋運(yùn)動，小球相對地面的速度方向一定是水平向左嗎？[解析]

(1)因物體A受重力作用，彈簧彈力的沖量并不是物體A合力的沖量，因此，I彈≠mvA，設(shè)從剪斷繩子到A上升到速度為vA的過程中，所用時間為t，彈簧對A的沖量為I彈，根據(jù)動量定理，對A有I彈－mgt＝mvA，對B有Mgt＝MvB解得I彈＝m(vA＋vB)。(2)物體B運(yùn)動的總時間為物體B自由下落至C的時間t1、由C到D的時間3t1、由D到E勻減速的時間t2、由EF段自由下落的時間t3之和(所以關(guān)鍵是確定物體B自由下落的高度h和物體B與小球碰后的速度v1)。物體B與小球碰撞前瞬間對軌道的壓力大小為64N，則軌道對物體B的支持力大小為FN＝64N，[針對訓(xùn)練](2021·海南高考)如圖，一長木板在光滑的水平面上以速度v0向右做勻速直線運(yùn)動，將一小滑塊無初速地輕放在木板最右端。已知滑塊和木板的質(zhì)量分別為m和2m，它們之間的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g。(1)滑塊相對木板靜止時，求它們的共同速度大??；(2)某時刻木板速度是滑塊的2倍，求此時滑塊到木板最右端的距離；(3)